文 黃健偉

科學(xué)課實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)的亮點(diǎn)

文 黃健偉

實(shí)驗(yàn)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中占有重要的成分?！缎W(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》要求教師對教材進(jìn)行深入細(xì)致的研究，在挖掘教材內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況對教材進(jìn)行拓展、補(bǔ)充和完善。通過教學(xué)前對教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)教材中的個(gè)例實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在著一定的問題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法開展或?qū)嶒?yàn)出現(xiàn)失敗的局面。面對這一問題，作為科學(xué)教師有責(zé)任、有義務(wù)克服種種困難，對教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的弊端進(jìn)行改進(jìn)。其目的就是為了更好地服務(wù)于教學(xué)、服務(wù)于學(xué)生。下面僅從三個(gè)方面對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)的亮點(diǎn)進(jìn)行闡述。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)——“化死為活”

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)要考慮到材料在此實(shí)驗(yàn)中是不是具有實(shí)用性。如果具有實(shí)用性，那么材料就能使用，并且在實(shí)驗(yàn)的過程中能夠產(chǎn)生良好的效果。這兩個(gè)條件都具備了，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)在教學(xué)中就可以“化死為活”?！盎罏榛睢本褪抢媒滩闹刑峁┑牟牧线M(jìn)行實(shí)驗(yàn)處于僵局狀態(tài)時(shí)，教師要消除障礙將不可靠、不能用的“死”材料替換掉，創(chuàng)造性的重新選擇能使用“活”的材料順利地完成實(shí)驗(yàn)，最終達(dá)到成功的目的。

例如，教科版《科學(xué)》五年級下冊“熱”單元第6課“熱是怎樣傳遞的”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是：在一段鐵絲上每隔一定的距離用蠟燭油粘上一根火柴，將鐵絲纏繞在立柱上，火柴都向下懸掛，用酒精燈給鐵絲的一端加熱。觀察哪端的火柴先掉下來。利用教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的材料進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)是不可行的。因?yàn)殍F絲是圓柱形的，鐵絲與火柴接觸的面積太小，蠟燭油很難將火柴和鐵絲粘在一起，即使看上去粘住了，而在實(shí)驗(yàn)的操作過程中隨時(shí)都有火柴掉落的現(xiàn)象出現(xiàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不斷地出現(xiàn)失敗。針對這種情況，筆者把鐵絲換成了鋁片，立柱換成了鐵架臺，又增加一個(gè)鐵夾。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生的效果是非常明顯的。

實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生利用這組材料將蠟燭油直接滴在鋁片上，再把火柴插在蠟燭油上，等蠟燭油冷卻后火柴自然固定住了。因?yàn)榛鸩衽c鋁片的接觸面積要比火柴與鐵絲的接觸面積大得多，所以很容易進(jìn)行操作。然后用鐵夾夾住粘有火柴的鋁片翻轉(zhuǎn)90度用螺絲固定在鐵架臺的鐵桿上，用點(diǎn)燃的酒精燈給鋁片的一端加熱，實(shí)驗(yàn)的效果就呈現(xiàn)了，當(dāng)火柴從離酒精燈較近的一端依次掉下來時(shí)，學(xué)生的興趣大增，用驚奇的眼神盯著火柴發(fā)生的變化，并且自言自語地?cái)?shù)起數(shù)來：一根、二根、三根……從實(shí)驗(yàn)中學(xué)生知道了熱是由溫度較高的一端傳向溫度較低的一端。

通過對教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，不僅開通了實(shí)驗(yàn)課的有效渠道，而且便利了師生的實(shí)驗(yàn)操作，最終得到了良好的效果。這樣的實(shí)驗(yàn)既有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，獲得感性知識，又加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解與掌握，同時(shí)還增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)——“化滯為展”

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)要考慮到材料在此實(shí)驗(yàn)中使用是不是具有合理性。不外乎就是使用的材料要合乎常理。懂得這個(gè)道理最好是選擇比較熟悉的材料，明晰材料的結(jié)構(gòu)，并且要清楚用這樣的材料是有一定說服力證明實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的結(jié)果。這些都做到了，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)在教學(xué)中就可以“化滯為展”?！盎瘻檎埂本褪抢媒滩膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中提供的材料在實(shí)驗(yàn)過程中由于中途受阻不能順利完成“到位”時(shí)，教師要克服阻力根據(jù)實(shí)驗(yàn)的類型精心選擇合理性的材料，促成實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)展，達(dá)成有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

例如，教科版《科學(xué)》五年級下冊“沉和浮”單元第5課“浮力”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是：在水槽底部放一個(gè)小滑輪，將一根線繞過滑輪上的鉤子，一端系住泡沫塑料塊，一端掛在彈簧秤的鉤上。分別測出泡沫塑料塊的浮力和它浸入水中后排開的水量。利用教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是不能測出泡沫塑料塊浸入水中后排開的水量。因?yàn)榻滩闹刑峁┭b水的容器是水槽。水槽本身是沒有刻度的，怎么能實(shí)現(xiàn)完成泡沫塑料塊排水量的觀察？針對這種情況，筆者把水槽換成了帶有刻度的燒杯（300 ml），又增加了一個(gè)注射器（5 ml）。由于燒杯的最小刻度是25 ml，并且泡沫塑料塊排開的水量是在25 ml的范圍內(nèi)，對于做這個(gè)實(shí)驗(yàn)來講，25 ml的范圍還是有些過大，所以在觀察泡沫塑料塊排開的水量時(shí)是無法得到準(zhǔn)確的數(shù)值，只能是一個(gè)大概的估計(jì)。有了注射器就能解決這個(gè)問題了，因?yàn)樽⑸淦鞯淖钚】潭仁? ml。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出的數(shù)值是準(zhǔn)確的。

實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生利用這組材料，將細(xì)線的一頭把泡沫塑料塊纏繞一圈勒緊后系上扣，再用線的另一頭穿過小滑輪的環(huán)系上一個(gè)帶環(huán)的扣掛在彈簧測力計(jì)的掛鉤上。往燒杯里裝進(jìn)250 ml的水后用一只手拿著泡沫塑料塊，用另一只手提著測力計(jì)吊環(huán)將掛在線上的小滑輪放入燒杯的底部。慢慢向上提拉測力計(jì)，使泡沫塑料塊浸入水中。這時(shí)將燒杯中排開的水量抽到注射器里，通過觀察泡沫塑料塊排開的水量是4 ml。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生知道了浮力與物體排開的水量有關(guān)系，浸入水中的體積越大，物體受到的浮力就越大；浸入水中的體積越小，物體受到的浮力就越小。

通過對教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，不僅架設(shè)了完成實(shí)驗(yàn)課的“橋梁”，而且還順暢地得到了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。這樣的實(shí)驗(yàn)，既有利于啟發(fā)學(xué)生利用材料多角度、多層面地進(jìn)行思考，還能有助于學(xué)生良好形象思維的形成和發(fā)展。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)——“化隱為顯”

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)要考慮到材料在此實(shí)驗(yàn)中是不是具有功能物性。也就指在一定條件和一定限度內(nèi)對材料施加某種作用時(shí)，通過材料將這種作用轉(zhuǎn)化為另一形式功能的性質(zhì)。這種性質(zhì)的轉(zhuǎn)化在實(shí)驗(yàn)的過程中是有時(shí)間范圍要求的，并且能清晰呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。只要材料具備了這種性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)在教學(xué)中就可以“化隱為顯”?！盎[為顯”就是利用教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中提供的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，觀察不到呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的效果時(shí)，教師要解除心理壓力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所具有的抽象性，重新選擇有結(jié)構(gòu)內(nèi)涵的材料，將不容易看到的現(xiàn)象通過實(shí)驗(yàn)清晰的顯現(xiàn)出來，達(dá)到看清研究對象的本質(zhì)為目的。

例如，教科版《科學(xué)》五年級下冊“熱”單元第4課“空氣的熱脹冷縮”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是：把氣球套在錐形瓶的口上，再將3個(gè)燒杯分別倒進(jìn)等量的熱水、常溫下的水、冰水。然后把套有氣球的錐形瓶分別放進(jìn)裝有熱水、常溫下的水、冰水的燒杯中。觀察氣球有什么變化？利用教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的材料進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)是根本看不到氣球有變化的。原因是錐形瓶內(nèi)和氣球內(nèi)的空間比較大，容納的氣體多，加上水溫變化的程度很難掌控，實(shí)驗(yàn)后材料的內(nèi)涵是很難展現(xiàn)出來的，自然導(dǎo)致了觀察不到有明顯效果的存在。針對這種情況，筆者把原來的材料全部換掉，重新選擇了一組材料：小試管、試管夾、小氣球、皮套、酒精燈、火柴。并用這組材料進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)，效果非常明顯。

實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生利用這組材料，將小氣球套在試管口上，用皮套固定后夾在試管夾上，點(diǎn)燃酒精燈后，將試管在酒精燈上加熱，很快氣球有了變化。當(dāng)學(xué)生驚奇的眼神全部集中到氣球膨脹這一情境時(shí)，都不由自主地跳了起來。有的學(xué)生看了一下手表，情不自禁地說了一句：“哇！12秒奇跡就發(fā)生了！”通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生明白了氣體受熱以后體積會(huì)脹大，受冷以后體積會(huì)縮小。

通過對教材中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，不僅創(chuàng)設(shè)了課堂出彩實(shí)驗(yàn)的“航標(biāo)”，而且還明晰地凸顯了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。這樣的實(shí)驗(yàn)，既有助于學(xué)生通過觀察獲取解決問題的信息，同時(shí)還激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的探究欲望。

四、結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)是科學(xué)教師一種艱辛的勞動(dòng)，同時(shí)也是一種財(cái)富。對于科學(xué)教師而言，每一次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)都不是一帆風(fēng)順、一蹴而就的，而是從一次次失敗中不斷地汲取“營養(yǎng)”所獲得的財(cái)富。這種財(cái)富就是通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，開通了實(shí)驗(yàn)課的“渠道”；建造了實(shí)驗(yàn)課的“橋梁”；創(chuàng)設(shè)了實(shí)驗(yàn)課的“航標(biāo)”。為此，作為科學(xué)教師，要確保實(shí)驗(yàn)的有效性，就必須懂得“人要學(xué)會(huì)走路，也要學(xué)會(huì)摔跤。而且只有經(jīng)過摔跤，才能學(xué)會(huì)走路”的道理。

作者信息

黃健偉，大專，小教高級。長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)池北區(qū)第二小學(xué)，133613